JP2000260058A - 光モジュールの組立方法及び組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光学系を備える光学系キャリアに、レーザダ
イオード等の光素子を搭載する光モジュールを、光学系
と光素子との光軸合わせを高精度に、迅速に行ない組み
立て可能な光モジュールの組立方法と組立装置の提供。 【解決手段】 レンズ光学系等の光学系を備える光学系
キャリアを干渉顕微鏡での干渉縞の観測により予め設定
した第１の位置に位置決めする工程（Ｓ１１）と、前記
光学系キャリアに搭載するＬＤ等の光素子を前記干渉顕
微鏡での干渉縞の観測により予め設定した第２の位置に
位置決めする工程と（Ｓ１３）、前記第１の位置と第２
の位置の相対位置関係を保った状態で前記光素子を前記
光学系キャリアに搭載する。（Ｓ１２，１４，１５，１
６）。干渉顕微鏡は１眼２視野干渉顕微鏡として構成し
その１視野で観察される干渉縞を観測して前記光学系と
光素子の光軸上の位置と光軸の傾きの位置決めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光素子と光学系を一
体的に搭載した光モジュールに関し、光素子とレンズ光
学系とを光軸合わせして一体化するための光モジュール
の組立方法と組立装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信技術、特に光ファイバを伝送路と
して構築する光通信システムでは、レーザダイオード
（以下、ＬＤと略称する）を搭載した発光モジュール
や、フォトダイオード（以下、ＰＤと略称する）を搭載
した受光モジュールが用いられる。これらの光モジュー
ルでは、ＬＤやＰＤを光伝送路である光ファイバに対し
て光学的に結合する必要があり、特に発光モジュールで
はＬＤから出射する信号光の光結合効率を高めるため
に、光ファイバに対して光結合を行うためのレンズ光学
系とＬＤとの光軸を高精度に位置合わせすることが要求
される。また、同時にＬＤの光出射面ないし光出射点を
レンズ光学系の焦点位置に高精度に位置合わせすること
が要求される。

【０００３】従来、ＬＤとレンズ光学系との位置合わせ
では、ＬＤを実際に発光した光をレンズ光学系の光軸方
向の一方から入射し、当該レンズ光学系の光軸方向の他
方から出射する光の強度を測定することにより、ＬＤと
レンズ光学系との位置合わせを行う手法がとられてい
る。この手法は、ＬＤ素子が比較的に大きな寸法のチッ
プとして提供されている時代には適用が可能であるが、
近年のＬＤの微小化に伴なってＬＤの電極も極めて微小
なものになるため、光モジュールに組み込むＬＤに対し
て電気接続を行って発光させることは現実的ではなく、
このような手法による位置合わせは実際には困難であ
る。

【０００４】このため、近年では、光モジュールを顕微
鏡、あるいは撮像カメラで観察しながら、ＬＤとレンズ
光学系との位置決めを行う手法がとられている。この手
法は、例えば、レンズ光学系を先に組み込んだレンズキ
ャリアにＬＤを搭載したＬＤキャリアを組み込む場合に
は、レンズキャリアの直上位置に撮像カメラを配置し、
レンズキャリア上のレンズ光学系と、組み込むＬＤキャ
リアとを一括して撮像し、これらレンズ光学系とＬＤキ
ャリアの各光軸を目視によって、あるいは撮像したパタ
ーンをパターン処理することによって認識し、両者の光
軸を一致しかつ相対的な位置決めを行うべく、ＬＤキャ
リアの光軸方向位置（Ｘ位置）、光軸と垂直な水平方向
位置（Ｙ位置）、及び光軸の水平方向の傾き角度（θ位
置）を設定している。なお、光軸と垂直な鉛直方向位置
（Ｚ位置）については、レンズキャリア、ＬＤ及びＬＤ
キャリアのそれぞれの高さ寸法の加工精度によって高精
度に管理することが可能であり、通常ではＺ位置の位置
合わせは不要となっている。しかしながら、このような
手法では、撮像カメラの撮像倍率やパターン認識精度に
限界があるため、Ｘ位置及びＹ位置については±２０μ
ｍ、θ位置については±１°が限界であり、これ以上の
高い精度での光軸合わせを実現することは困難である。

【０００５】一方、他の技術として、光の干渉を利用し
て光軸の位置合わせを行う技術が提案されている。例え
ば、特開平４−３４３０３５号公報には、光ファイバ等
の光学部品と、受光素子や発光素子等の光素子との位置
合わせを検査するために、光学部品側からコヒーレント
光を入射し、光素子に投影された前記コヒーレント光に
より生じる干渉縞の状態を観測する技術が記載されてい
る。干渉縞はコヒーレント光の波長や、光学部品と光素
子との間の距離等によって変化されるため、干渉縞を利
用することで高精度な位置合わせが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に記載の技術
は、光学部品と光素子が既に光モジュールとして組み立
てられているような場合には、両者の位置合わせを高精
度に検査することは可能であるが、光学部品と光素子を
用いて光モジュールを組み立てる場合には、前記技術を
そのまま利用することは困難である。例えば、光学部品
としてのレンズ光学系を備えるレンズキャリアに、光素
子としてのＬＤを搭載したＬＤキャリアを固着して光モ
ジュールを組み立てる際に前記技術を適用した場合に
は、レンズキャリアに対して光ファイバ等の光導入路を
接続し、この光ファイバに対してコヒーレント光を入射
し、さらにＬＤにおいて生じる干渉縞を観測しながらレ
ンズキャリアに対してＬＤキャリアを位置決めし、かつ
ＬＤキャリアの固着作業を行う必要がある。しかしなが
ら、通常、組み立て前のレンズキャリアには、光ファイ
バを接続することが可能な構造物は存在していないた
め、光ファイバ接続用の構造物を新たに設ける必要があ
り、組立作業が煩雑化するとともに、組立装置の構造が
複雑化するという問題が生じる。

【０００７】また、前記公報の技術では、干渉縞を観測
するためには、光素子のコヒーレント光が照射された面
を観察する必要があるが、実際に光モジュールを組み立
てる際には、ＬＤとレンズ光学系との間の隙間は極めて
微小であるため、この微小な隙間を通して干渉縞を観測
することは不可能に近いものであり、このような手法に
よって光学部品と光素子との位置合わせを行うことは、
極めて困難なものとなる。

【０００８】さらに、レンズキャリアに対してＬＤキャ
リアを固着する際には、通常では接着剤としてのＡｕＳ
ｎソルダが用いられるが、その際にはレンズキャリアや
ＬＤキャリア等を加熱するヒータステージ上で行い、し
かもレンズ光学系やＬＤへの熱の影響を避けるために迅
速に行う必要があるが、この状態で干渉縞の観測を行い
ながら位置決めを行い、かつＡｕＳｎソルダでの固着を
行うための時間が長くなり、迅速な処理を行うことがで
きなくなる。

【０００９】本発明の目的は、光素子とレンズ光学系と
の光軸合わせを高精度に、しかも迅速に行なうことが可
能な光モジュールの組立方法と組立装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光モジュールの
組立方法では、レンズ光学系等の光学系を備える光学系
キャリアを干渉顕微鏡での干渉縞の観測により予め設定
した第１の位置に位置決めする工程と、前記光学系キャ
リアに搭載するＬＤ等の光素子を前記干渉顕微鏡での干
渉縞の観測により予め設定した第２の位置に位置決めす
る工程と、前記第１の位置と第２の位置の相対位置関係
を保った状態で前記光素子を前記光学系キャリアに搭載
することを特徴とする。ここで、前記干渉顕微鏡は１眼
２視野干渉顕微鏡として構成されており、その１視野で
観察される干渉縞を観測して前記光学系と光素子の光軸
上の位置と光軸の傾きの位置決めを行い、前記干渉顕微
鏡の２視野のそれぞれで観察される各干渉縞を観測して
前記光学系と光素子の光軸と垂直な方向の位置決めを行
うことが可能とされる。また、光素子の光軸と垂直な方
向の位置決めには、前記光素子の光軸に対向する面のパ
ターンを認識することも可能である。

【００１１】また、本発明の光モジュールの組立装置
は、光学系を備える光学系キャリアに光素子を備える光
素子キャリアを固着するためのステージと、前記光学系
キャリアを光学系キャリア供給／収納部と前記ステージ
との間で搬送する光学系キャリア搬送部と、前記光素子
キャリアを光素子キャリア供給部から前記ステージに搬
送する光素子キャリア搬送部と、前記光学系キャリアの
搬送路と前記光素子キャリアの搬送路が重なる搬送路に
対向して配置される干渉顕微鏡と、前記干渉顕微鏡で前
記光学系キャリアと光素子キャリアのそれぞれにおいて
生じる干渉縞を分析し、前記光学系キャリア搬送部と前
記光素子キャリア搬送部を駆動制御して前記光学系キャ
リアと光素子キャリアをそれぞれ予め設定した第１の位
置と第２の位置に位置設定する手段とを備える。前記干
渉顕微鏡は１眼２視野干渉顕微鏡であり、その１視野で
観察される干渉縞を観測して前記光学系キャリアと光素
子キャリアの各光軸上の位置と光軸の傾きの位置決めを
行い、前記干渉顕微鏡の２視野のそれぞれで観察される
各干渉縞を観測して前記光学系キャリアと光素子キャリ
アの各光軸と垂直な方向の位置決めを行うことが可能と
される。また、前記光素子の光軸に対向する面のパター
ンを認識し、その認識したパターンに基づいて前記光素
子の光軸と垂直な方向の位置決めを行う手段を備えるこ
とが好ましい。

【００１２】本発明の光モジュールの組立方法では、干
渉顕微鏡によって光学系と光素子のそれぞれを独立した
状態で光軸上の位置と光軸の傾き位置を位置決めするた
め、光学系を通した光を利用して光素子での干渉縞を観
測する方式に比較して干渉縞の観測を容易にかつ高精度
に行うことが可能となる。また、光学系と光素子とを組
み立てるステージ上においてそれぞれの位置決めを行う
必要がなく、組立時の熱による光素子の特性の悪影響が
回避される。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の対象となる光モジュ
ール１の一例を示す図であり、同図（ａ）は部分分解斜
視図、同図（ｂ）は組立状態の一部を破断した正面図で
ある。ここでは発光モジュールとして、発光素子として
のＬＤとレンズ光学系が一体的に組み立てられている。
レンズキャリア２は正面視が横向きＬ字状のブロック部
材で構成されており、その前壁２ａには１枚または複数
枚のレンズ３ａで構成れるレンズ光学系３が、その光軸
をレンズキャリア２の長手方向に沿った水平方向に向け
てレンズホルダ３ｂにより固定されている。また、前記
レンズキャリア２の後壁２ｂの上面にはチップ状のＬＤ
５を搭載したＬＤキャリア５が接着剤、ここではＡｕＳ
ｎろう材６によって固着されている。なお、図示は省略
するが、前記ＬＤキャリア４にはヒートシンク等を介し
て前記ＬＤ５が搭載されており、前記ＬＤ５に対して金
ワイヤ等により電気接続を行うことにより、ＬＤ５に電
力を供給して発光させることが可能とされている。この
発光モジュールでは、ＬＤ５で発光した光はレンズ光学
系３に入射され、レンズ光学系３を介して図外の光ファ
イバに光学的に結合され、光ファイバを伝送される。そ
して、前記ＬＤ５で発光した光が高効率でレンズ光学系
３に光結合されるように、前記ＬＤ５の光軸とレンズ光
学系３の光軸とを高精度に一致し、かつ前記ＬＤ５の発
光面を前記レンズ光学系３の集光位置に位置することが
要求される。

【００１４】図２は、図１に示した発光モジュールを組
み立てるための光モジュール組立装置の概略構成を示す
斜視図である。また、図３はその平面配置図、図４は正
面図である。組立装置基台１１のほぼ中央位置にはヒー
タステージ１２が配設され、後述するようにこのヒータ
ステージ１２において前記レンズキャリア２に前記ＬＤ
キャリア４が組み立てられる。前記ヒータステージ１２
の上面にはキャリア固定爪１２ａが配設されており、ヒ
ータステージ１２上に載置されたレンズキャリア２を固
定支持することが可能とされている。また、図示は省略
するが、前記ヒータステージ１２にはヒータが内蔵され
ており、隣接配置された温度調節器１３での制御によっ
て、ステージ上に固定支持したレンズキャリア２を所要
の温度で加熱することが可能とされている。また、前記
ヒータステージ１２の一側には、前記レンズキャリア２
を供給し、かつＬＤキャリア４が組み立てられた光モジ
ュール１を収納するためのレンズキャリア供給／収納ト
レイ１４が配置され、また反対側には前記ＬＤキャリア
４を供給するためのＬＤキャリア供給トレイ１５が配置
されている。

【００１５】また、前記基台１１上の、前記ヒータステ
ージ１２、レンズキャリア供給／収納トレイ１４、ＬＤ
キャリア供給トレイ１５にそれぞれ対応する位置には、
前記レンズキャリア供給／収納トレイ１４とヒータステ
ージ１２との間でレンズキャリア２を搬送するためのレ
ンズキャリア搬送部１６と、前記ＬＤキャリア供給トレ
イ１５とヒータステージ１２との間でＬＤキャリア４を
搬送するためのＬＤキャリア搬送部１７が配設される。
ここで、前記レンズキャリア供給／収納トレイ１４、ヒ
ータステージ１２、ＬＤキャリア供給トレイ１５の配列
方向をＹ方向とし、これと水平方向に直交する方向をＸ
方向とし、このＸ方向に対する水平方向の角度をθ方向
とし、さらに前記基台の鉛直方向をＺ方向とする。前記
各搬送部１６，１７は、前記レンズキャリア供給／収納
トレイ１４とＬＤキャリア供給トレイ１５を結ぶ方向、
すなわちＹ方向に沿って延設されたＹテーブル１８を共
用している。

【００１６】前記レンズキャリア搬送部１６は、前記Ｙ
テーブル１８上にＸテーブル１９、θテーブル２０、Ｚ
テーブル２１がこの順序で積層状態に配置され、かつ前
記Ｚテーブル２１には、前記レンズキャリア供給／収納
トレイ１４側に向けてレンズキャリアアーム２２が突出
され、このレンズキャリアアーム２２の先端部には前記
レンズキャリア２を把持可能なレンズキャリアチャック
２３が設けられる。同様に、前記ＬＤキャリア搬送部１
７は、前記Ｙテーブル１８上にＸテーブル２４、θテー
ブル２５、Ｚテーブル２６がこの順序で積層状態に配置
され、かつ前記Ｚテーブル２６には、前記ＬＤキャリア
供給トレイ１５側に向けてＬＤキャリアアーム２７が突
出され、このＬＤキャリアアーム２７の先端部には前記
ＬＤキャリア４を把持可能なＬＤキャリアチャック２８
が設けられる。この構成により、前記レンズキャリア搬
送部１６のレンズキャリアアーム２２は、Ｙテーブル１
８、Ｘテーブル１９、θテーブル２０、Ｚテーブル２１
によってＹ方向、Ｘ方向、θ方向、Ｚ方向に移動可能と
され、この移動によって前記レンズキャリア供給／収納
トレイ１４とヒータステージ１２との間で、図２のＳ１
に示す経路でレンズキャリア２を搬送可能とされる。ま
た、前記ＬＤキャリア搬送部１７のＬＤキャリアアーム
２７は、Ｙテーブル１８、Ｘテーブル２４、θテーブル
２５、Ｚテーブル２６によってＹ方向、Ｘ方向、θ方
向、Ｚ方向に移動可能とされ、この移動によって前記Ｌ
Ｄキャリア供給トレイ１５とヒータステージ１２との間
で、図２のＳ２に示す経路でＬＤキャリア４を搬送可能
とされる。なお、前記Ｙテーブル１８とヒータステージ
１２との間には、接着剤供給アーム部２９が配置されて
おり、前記ヒータステージ１２上に載置されたレンズキ
ャリア２上に接着剤としてのＡｕＳｎテープを所要量だ
け供給可能とされている。

【００１７】一方、前記ヒータステージ１２を挟んで前
記各搬送部１６，１７と反対側の前記基台上１１には、
前記ヒータステージ１２の直上位置で前記経路Ｓ１，Ｓ
２が重なる領域に対してＸ方向に対向して干渉縞対物レ
ンズ付き変倍式１眼２視野顕微鏡（以下、干渉顕微鏡と
称する）３０が配設されている。前記干渉顕微鏡３０
は、その詳細な説明については省略するが、対物レンズ
による視野内の対象物を拡大して観察することが可能で
あるとともに、顕微鏡内に内蔵された光源からの光を対
象物の対向面に投射し、その出射光と対象物からの反射
光とを干渉して干渉縞を発生させ、かつこの干渉縞を拡
大して観察することも可能とされている。この場合、対
象物の対向面に対して１つの干渉縞を発生させて観察す
ることが可能であるが、１眼２視野顕微鏡と称されてい
るように、内蔵ミラーの位置の切り替えによって、対象
物の対向面に対して２つの干渉縞を発生させてそれぞれ
の干渉縞を観察することも可能である。この２つの干渉
縞は、前記干渉顕微鏡の光軸に対してこれと直交する方
向（この場合にはＹ方向）に対称となる位置、換言すれ
ば対向面のＹ方向の中心位置に光軸が位置合わせされた
ときに、２つの視野の各干渉縞が正しく重なった状態と
なり、対向面の中心位置が光軸位置からＹ方向にずれた
ときには各干渉縞間にずれが生じる状態となる。そし
て、前記干渉顕微鏡３０の各接眼系にはそれぞれＣＣＤ
カメラ３１，３２が配設され、２視野の観察像をそれぞ
れ撮像可能とされる。前記各ＣＣＤカメラ３１，３２
は、前記干渉顕微鏡３０に隣接配置された縞自動解析装
置３３及び監視用モニタＴＶ３４に接続されており、縞
自動解析装置３３は前記ＣＣＤカメラ３１，３２で観察
した干渉縞をパターン解析し、監視用モニタＴＶ３４は
観察した干渉縞を１視野、または２視野状態で表示する
ことが可能である。

【００１８】以上の構成の組立装置を用いた組立方法を
図５のフローチャートを参照して説明する。図５は本発
明の組立方法の全体フローの概略を示す図であり、ステ
ッＳ１１ではレンズキャリア搭載／収納トレイ１４上の
レンズキャリア２をレンズキャリア搬送部１６によって
ヒータステージ１２上にまで搬送し、かつその経路Ｓ１
の途中で干渉顕微鏡３０を利用してレンズキャリア２の
光軸を予め設定してある第１の位置に位置決めし、その
状態を保持したままレンズキャリア２をヒータステージ
１２に固定支持する。

【００１９】前記ステップＳ１１のレンズキャリア２を
ヒータステージ１２上に位置決め状態に載置するフロー
の詳細を図６に示す。先ず、ステップＳ２１において、
レンズキャリア搬送部１６のＹテーブル１８によりレン
ズキャリアアーム２２をレンズキャリア搭載／収納トレ
イ１４上に移動するとともにＸテーブル１９との協動に
よりレンズキャリアチャック２３をトレイ１４上の一つ
のレンズキャリア２上に位置する。そして、Ｚテーブル
２１の動作によりレンズキャリアアーム２２を下降し、
前記レンズキャリア２をレンズキャリアチャック２３に
より把持する。次いで、前記Ｚテーブル２１を上昇した
後、Ｙテーブル１８を移動してレンズキャリア２をヒー
タステージ１２の直上位置まで搬送し、その経路Ｓ１の
途中位置Ｓ０（図２参照）で停止する。この位置Ｓ０は
レンズキャリア２に搭載されているレンズ光学系３の光
軸が、前記干渉顕微鏡３０の光軸に対向される位置であ
る。そして、この状態で前記干渉顕微鏡３０を利用した
レンズ光学系３の光軸位置を決めるステップＳ２２，Ｓ
２３，Ｓ２４の各工程を行う。

【００２０】図７は前記レンズ光学系の光軸位置決め構
成を説明するための模式図である。まず、光軸位置決め
の前工程として、前記干渉顕微鏡３０の光軸方向を、ヒ
ータステージ１２のＸ方向に一致するように設定してお
く。しかる上で、前記干渉顕微鏡３０を低倍率の１視野
観察状態に設定し、干渉顕微鏡３０の内蔵光源からの光
を、前記位置Ｓ０にまで搬送されたレンズキャリア２の
レンズ光学系３のレンズ面に向けて投射する。また、前
記干渉顕微鏡３０は前記レンズ面からの反射光を受光
し、この反射光と前記光源からの光を干渉させ、干渉縞
を発生する。そして、この干渉縞を一方のＣＣＤカメラ
３１又は３２で撮像し、監視用モニタＴＶ３４に表示す
る。このとき、レンズキャリア２が予め設定したＸ方
向、及びθ位置に正確に位置決めされているときには、
干渉顕微鏡３０の光軸とレンズ光学系３とが所定の位置
関係となるため、監視用モニタＴＶ３４に表示される干
渉縞は、前記レンズ面が球面であることから、図７
（ａ）のような所定の径寸法の間隔の複数の環状縞から
なる同心円状となる。この干渉縞を正規の干渉縞とする
（ステップＳ２２）。

【００２１】ところが、レンズキャリア２のレンズ光学
系３の光軸方向、すなわちＸ方向、及びθ方向の各位置
が前記設定位置からずれているときには、干渉顕微鏡と
レンズ光学系の光軸が一致せず、そのため監視用モニタ
ＴＶ３４に表示される干渉縞は、例えばＸ方向の位置が
設定位置からずれているときには、前記した同心円の干
渉縞の間隔が変化される。また、θ方向の位置が設定位
置からずれているときには、各干渉縞は図７（ｂ）のよ
うに、同心円状にはならず、偏心した環状の縞模様とな
る。したがって、この干渉縞が、前記した正規の干渉縞
となるように、Ｘ，θの各テーブル１９，２０を移動
し、レンズキャリア２の各方向位置を調整する。この調
整方法としては、例えば、パターン認識によるフィード
バック法が用いられる。この調整方法は、ＣＣＤカメラ
３１，３２で撮像した干渉縞を縞自動解析装置３３によ
りパターン認識し、前記正規の干渉縞との一致を見る。
比較の結果、両者が一致しない場合には、干渉パターン
がいずれの方向にずれているのかを判定し、そのずれを
無くす方向に、Ｘ，θの各テーブル１９，２０を順序
的、あるは同時に移動させる。この動作を繰り返し行う
ことにより、正規の干渉縞となるＸ方向及びθ方向の各
位置にレンズキャリアを位置決めする。あるいは、オー
プンループ法の調整として、Ｘ，θの各テーブル１９，
２０をそれぞれ所要の範囲内で順序的に走査してその際
に発生する干渉縞を縞自動解析装置３３により解析し、
干渉縞が正規の干渉縞に最も近い状態になるときの各テ
ーブルの移動位置を測定しておき、各テーブルについて
の測定が完了した後に、Ｘ，θの各テーブル１９，２０
の最も好ましい位置を求め、その位置と現在の各テーブ
ル１９，２０の位置との差を求め、この差分だけ各テー
ブル１９，２０を補正してその位置にレンズキャリア２
を位置設定する手法でもよい（ステップＳ２３）。

【００２２】次いで、今度は干渉顕微鏡３０を高倍率の
２視野状態とし、各視野の干渉縞を監視用モニタＴＶ３
４に表示する。このときには、レンズ光学系３の光軸が
干渉顕微鏡３０に対してＹ方向の位置が一致していれ
ば、図８（ａ）のように、監視用モニタＴＶ３４での２
視野の各干渉縞は左右対称なパターンとなる。ところ
が、レンズ光学系３の光軸が干渉顕微鏡３０に対してＹ
方向に位置ずれが生じていると、図８（ｂ）のように、
２視野の各干渉縞は左右対称なパターンにならない。し
たがって、２視野の各干渉縞が左右対称となるようにＹ
テーブル１８を移動してレンズキャリア２の位置を調整
することで、レンズキャリア２のＹ方向の位置決めを行
うことが可能となる。この場合でも、Ｘ方向及びθ方向
の位置調整の場合と同様に、Ｙテーブル１８を走査しな
がら干渉縞を解析し、干渉縞が左右対称なるＹテーブル
１８の位置を測定しておき、後にその測定された位置に
Ｙテーブル１８を位置補正する手法でもよい（ステップ
Ｓ２４）。

【００２３】以上のように、レンズキャリア２のＸ方
向、θ方向、Ｙ方向の位置設定を行った後、Ｚテーブル
２１によりレンズキャリアアーム２２を下降し、レンズ
キャリア２をレンズキャリアチャック２３で把持した状
態のままヒータステージ１２上に載置し、固定爪１２ａ
によりレンズキャリア２をヒータステージ１２に固定支
持する。なお、前記レンズキャリア２の位置決めでは、
Ｚ方向の位置については行っていないが、レンズキャリ
アアーム２２及びレンズキャリアチャック２３が高精度
にレンズキャリア２を把持することで、Ｚテーブル２１
の位置決め精度のみによってもヒータステージ１２上で
レンズキャリア２のＺ方向の位置を高精度に位置決めす
ることが可能であること、また、前記した光軸位置の設
定を行った後にレンズキャリア２をＺ方向に移動してヒ
ータステージ１２上に固定していることから、ここでは
Ｚ方向の位置設定は省略することが可能である。

【００２４】その後、レンズキャリアチャック２３での
把持を解除し、レンズキャリアアーム２２は初期位置ま
で復動する。なお、前記レンズキャリア２をヒータステ
ージ１２に固定支持した状態では、レンズキャリア２は
Ｘ，θ，Ｙ方向の各位置がそのまま保持されることにな
る。また、レンズキャリア２をヒータステージ１２に固
定支持した後は、図５のステップＳ１２のように、温度
調節器１３によりヒータステージ１２を加熱し、レンズ
キャリア２を約２００℃に予備加熱する。

【００２５】次いで、図５に示した前記ステップＳ１３
において、ＬＤキャリア４をＬＤキャリア供給トレイ１
５から把持し、前記干渉顕微鏡３０によりＬＤキャリア
４のＸ位置、θ位置、Ｙ位置を第２の位置に位置決めし
た上で、前記レンズキャリア２上に位置決めして固定す
る。このステップＳ１３の詳細を図９に示す。ステップ
Ｓ３１において、ＬＤキャリア搬送部１７のＹテーブル
１８によりＬＤキャリアアーム２７をＬＤキャリア搭載
トレイ１５上に移動するとともにＸテーブル２４との協
動によりＬＤキャリアチャック２８をトレイ１５上の一
つのＬＤキャリア４上に位置する。そして、Ｚテーブル
２６を動作してＬＤキャリアアーム２７を下降し、前記
ＬＤキャリア４をＬＤキャリアチャック２８により把持
する。次いで、前記Ｚテーブル２６を上昇した後、Ｙテ
ーブル１８を移動してＬＤキャリア４を経路Ｓ２に沿っ
てヒータステージ１２の直上位置Ｓ０まで搬送し、その
位置で停止する。この位置Ｓ０と前記レンズキャリア２
の停止位置Ｓ０と同じ位置であり、ＬＤキャリア４に搭
載されているＬＤ５の光軸が、前記干渉顕微鏡３０の光
軸に対向される位置であるが、光軸方向には若干ずれた
位置である。そして、この状態で干渉顕微鏡を利用した
ＬＤの光軸位置決め工程であるステップＳ３２，Ｓ３
３，Ｓ３４を行う。

【００２６】図１０は前記レンズ光学系の光軸位置決め
構成を説明するための模式図である。基本的には、前記
したレンズキャリアのレンズ光学系の光軸位置決めと同
じであり、先ず、干渉顕微鏡３０を低倍率の１視野観察
状態に設定し、干渉顕微鏡３０の内蔵光源からの光を、
前記ＬＤキャリア４のＬＤ５の光出射面に向けて投射
し、その反射光と前記光源からの光を干渉させ、干渉縞
を発生する。そして、この干渉縞を一方のＣＣＤカメラ
３１又は３２で撮像し、監視用モニタＴＶ３４に表示す
る。このとき、ＬＤ５が所定の方向、位置に正確に位置
決めされているときには、干渉顕微鏡３０の光軸とＬＤ
５の光軸が一致され、かつ両者間の光軸方向、すなわち
Ｘ方向の距離が所定距離となるため、監視用モニタＴＶ
３４に表示される干渉縞は、図１０（ａ）のように、所
定の間隔の並行な干渉縞となる。この干渉縞を正規の干
渉縞とする（ステップＳ３２）。

【００２７】一方、ＬＤ５の光出射面のＸ方向、及びθ
方向の各位置が前記所定の位置からずれているときに
は、干渉顕微鏡３０とＬＤ５の光軸が一致せず、かつ両
者間の距離も所定距離ではないため、そのため監視用モ
ニタＴＶ３４に表示される干渉縞は、例えばＸ方向の位
置がずれたときには、図１０（ｂ）のように、干渉縞の
本数が低減され、ついには縞が消えてしまう。また、θ
方向の位置がずれたときに、前記干渉縞の各々が太くな
り、ついには干渉縞同士がつながってしまう縞模様とな
る。したがって、この干渉縞が、前記した正規の干渉縞
となるように、Ｘ，θの各テーブル２４，２５を移動
し、ＬＤ５の各方向位置を調整する。この調整方法とし
ては、前記したレンズキャリアでの調整方法と同様な方
法が採用できるため、ここではその説明は省略する（ス
テップＳ３３）。

【００２８】次いで、今度は干渉顕微鏡３０を高倍率の
２視野状態とし、各視野の干渉縞を監視用モニタＴＶ３
４に表示する。このときには、ＬＤ５の光軸が干渉顕微
鏡３０に対してＹ方向の位置が一致していれば、図１１
（ａ）のように、２視野の各干渉縞は左右対称なパター
ンとなる。ところが、ＬＤ５の光軸が干渉顕微鏡３０に
対してＹ方向に位置ずれが生じていると、図１１（ｂ）
のように、２視野の各干渉縞は左右対称なパターンにな
らない。したがって、２視野の各干渉縞が左右対称とな
るようにＹテーブル１８を移動してＬＤ５の位置を調整
することで、ＬＤ５のＹ方向の位置決めを行うことがで
きる。この場合でも、Ｘ方向及びθ方向の位置調整の場
合と同様な調整方法が採用できる（ステップＳ３４）。

【００２９】なお、ＬＤ５におけるＺ方向での位置決め
についても、レンズキャリアの位置決めの場合と同様
に、ＬＤキャリアアーム２７及びＬＤキャリアチャック
２８が高精度にＬＤキャリア４を把持するので、Ｚテー
ブル２６の位置決め精度のみによってもＬＤキャリア４
のＺ方向の位置を高精度に位置決めすることが可能であ
ること、また、前記した光軸位置の設定を行った後にＬ
Ｄキャリア４をＺ方向に移動してレンズキャリア２上に
固着することから、ここではＺ方向の位置設定は省略す
ることが可能である。

【００３０】以上のように、ＬＤ５、すなわちＬＤキャ
リア４のＸ方向、θ方向、Ｙ方向の位置設定を行なった
後、図５に示したフローチャートのステップＳ１４にお
いて、接着剤供給アーム２９は図外の供給源にあるＡｕ
Ｓｎテープ６を吸着し、これを前記した工程においてヒ
ータステージ１２上に固定支持されているレンズキャリ
ア２の後壁２ｂの上面上にまで搬送して載置する（図１
（ａ）参照）。しかる後、ステップＳ１５において、前
記ＬＤキャリア搬送部１７はＺテーブル２６が下降して
ＬＤキャリア４を前記ＡｕＳｎテープ６の表面に対して
押圧し、その状態を保持する。そして、ステップＳ１６
において、温度調節器１３によりヒータステージ１２を
前記ＡｕＳｎテープ６の融点温度である２８０℃以上ま
で加熱する。これにより、溶融されたＡｕＳｎテープ６
はＬＤキャリア４とレンズキャリア２を密接状態とす
る。そして、所定時間の後、加熱を停止し、ヒータステ
ージ１２を降温することによりＡｕＳｎソルダは固化
し、ＬＤキャリア４はレンズキャリア２に固定され、発
光モジュール１が組み立てられる。なお、ＬＤキャリア
搬送部１７は、ＬＤキャリアチャック２８によるＬＤキ
ャリア４の把持を解除し、初期位置にまで復動する。

【００３１】しかる後、図５の前記ステップＳ１７にお
いて、再びレンズキャリア搬送部１６のレンズキャリア
アーム２２及びレンズキャリアチャック２３により組立
が完了したレンズキャリア、すなわち発光モジュール１
を把持し、ヒータステージ１２からレンズキャリア供給
／収納トレイ１４まで搬送し、発光モジュール１を収納
することで、その組み立てが完了する。

【００３２】以上のように、前記実施形態において説明
した発光モジュールの組立技術では、レンズキャリア２
のレンズ光学系３において生じる干渉縞を利用して高精
度に位置決めを行い、さらにＬＤキャリア４に搭載され
たＬＤ５の発光面において同様に生じる干渉縞を利用し
て高精度に位置決めを行うので、レンズ光学系３とＬＤ
５の光軸の一致及び光軸方向の位置を高精度に位置決め
して各キャリア２，４を組み立てて発光モジュール１を
組み立てることが可能となり、光結合効率の高い発光モ
ジュールを得ることが可能になる。また、この場合に、
レンズ光学系３には外部から光を導入する必要がないた
め、そのための光導入用構造物を組立装置に配設するこ
とはなく、かつその光導入用構造体をレンズ光学系３に
接続する作業も不要となる。また、レンズ光学系３及び
ＬＤ５に対しては、それぞれ第１の位置、第２の位置に
独立して位置決めを行うので、レンズ光学系３やＬＤ５
で生じる干渉縞をそれぞれ容易にかつ高精度に観測で
き、組立作業の迅速化が可能となる。また、前記位置決
めの工程を、発光モジュールを組み立てるヒータステー
ジ１２の上方位置において行うため、レンズ光学系３や
ＬＤ５を過熱するようなこともなく、迅速でかつ高信頼
度の発光モジュールの組み立てが可能となる。

【００３３】ここで、前記実施形態では、ＬＤ５の位置
決めに際してＸ方向、θ方向、Ｙ方向のそれぞれを干渉
縞を用いて行っており、特にＹ方向の位置決めでは干渉
顕微鏡３０での２視野の各干渉縞の対称性に基づいて行
っている。しかしながら、ＬＤ５の光出射面が平面であ
ること、及びレンズ光学系３のレンズ面に比較してＬＤ
５の光出射面が微小寸法であることから、２視野の各干
渉縞に明確な干渉縞を得ることが難しく、かつ干渉縞の
対称性を判定することは難しい。そのため、レンズキャ
リアの場合に比較してＬＤキャリア４のＹ方向の位置を
迅速に行うことは難しく、作業時間が相対的に長くなる
場合もある。そこで、本発明では、メサ構造のＬＤの場
合には、メサの対称性を利用してパターン認識法により
Ｙ方向の位置決めを行うことも可能である。すなわち、
図１２に示すように、ＬＤ５の光出射面を干渉顕微鏡で
観察した拡大像をＣＣＤカメラ３１，３２で撮像し、監
視用モニタＴＶ３４に表示する。また、これと同時に、
縞自動解析装置３３に内蔵されているパターン認識機能
を利用して、撮像したＬＤ５の光出射面のパターンを認
識し、ＬＤ５のメサの両側に存在するメサ溝５ａを検出
する。そして、これらのメサ溝５ａの位置を計測し、さ
らに両メサ溝５ａの中点位置を演算することで、ＬＤ５
のメサのＹ方向の中心位置、すなわちＬＤ５の光軸位置
を認識することが可能となる。したがって、このＬＤ５
の光軸位置が干渉顕微鏡３０の光軸位置と一致するよう
に、前記したフィードバック方式、あるいはオープンル
ープ方式の調整を行うことで、ＬＤキャリア４のＹ方向
の位置決めが可能となる。このように、メサ構造のＬＤ
の場合には、干渉顕微鏡での２視野での干渉縞の対称性
を判定する工程が不要とされるため、ＬＤキャリア４の
Ｙ方向の位置決めをさらに迅速、かつ容易に行うことが
可能になる。

【００３４】なお、前記各実施形態では、レンズキャリ
アにＬＤキャリアを固着した発光モジュールを組み立て
る例を説明しているが、ＬＤ以外の発光素子を備える発
光モジュール、あるいはＰＤ等の受光素子を備える受光
モジュール、さらには発光素子と受光素子の両者を備え
る発光・受光モジュールのように、光素子とレンズ光学
系を一体的に備える光モジュールの組み立てであれば、
本発明を同様に適用することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光学系を
干渉縞を利用して高精度に位置決めを行い、さらにこれ
とは独立して光素子を同様に干渉縞を利用して高精度に
位置決めを行うので、光学系や光素子で生じる干渉縞を
それぞれ容易にかつ高精度に観測でき、光学系と光素子
の光軸の一致及び光軸方向の位置を高精度に位置決めし
て光モジュールを組み立てることが可能となり、光結合
効率の高い光モジュールを得ることが可能になる。ま
た、光学系に外部から光を導入する必要がないため、光
学系を通した光を利用して光素子での干渉縞を観測する
方式に比較して光を導くための構造物を組立装置に配設
することはなく、かつ光導入構造体を光学系に接続する
作業も不要となり、組立作業の簡略化、迅速化が可能と
なる。また、光モジュールを組み立てるステージとは異
なる位置において光学系と光素子の位置決めを行うた
め、光学系や光素子を過度に加熱するようなこともな
く、迅速でかつ高信頼度の光モジュールの組み立てが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が対象とする光モジュールの一例の部分
分解斜視図と一部を破断した正面図である。

【図２】本発明の光モジュールの組立装置の一例の概略
斜視図である。

【図３】図２の組立装置の平面図である。

【図４】図２の組立装置の正面図である。

【図５】本発明の光モジュールの組立方法の全体工程を
示すフローチャートである。

【図６】レンズキャリアの組立フローを説明するための
フローチャートである。

【図７】レンズキャリアのＸ方向、θ方向の位置決めを
説明するための図である。

【図８】レンズキャリアのＹ方向の位置決めを説明する
ための図である。

【図９】ＬＤキャリアの組立フローを説明するためのフ
ローチャートである。

【図１０】ＬＤキャリアのＸ方向、θ方向の位置決めを
説明するための図である。

【図１１】ＬＤキャリアのＹ方向の位置決めを説明する
ための図である。

【図１２】ＬＤキャリアのＹ方向の他の位置決めを説明
するための図である。

【符号の説明】

１ 発光モジュール ２ レンズキャリア ３ レンズ光学系 ４ ＬＤキャリア ５ ＬＤ（レーザダイオード） １１ 基台 １２ ヒータステージ １３ 温度調節器 １４ レンズキャリア供給／収納トレイ １５ ＬＤキャリア供給トレイ １６ レンズキャリア搬送部 １７ ＬＤキャリア搬送部 １８ Ｙテーブル １９，２４ Ｘテーブル ２０，２５ θテーブル ２１，２６ Ｚテーブル ２２，２７ アーム ２３，２８ チャック ２９ 接着剤供給アーム部 ３０ 干渉顕微鏡 ３１，３２ ＣＣＤカメラ ３３ 縞自動解析装置 ３４ 監視用モニタＴＶ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 英治 東京都港区芝浦三丁目18番21号 日本電気 エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5D119 AA38 FA05 NA04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学系を備える光学系キャリアに、前記
   光学系と光結合する光素子を搭載した光モジュールの組
   立方法において、前記光学系キャリアを干渉顕微鏡での
   干渉縞の観測により予め設定した第１の位置に位置決め
   する工程と、前記光素子を前記干渉顕微鏡での干渉縞の
   観測により予め設定した第２の位置に位置決めする工程
   と、前記第１の位置と第２の位置の相対位置関係を保っ
   た状態で前記光素子を前記光学系キャリアに搭載するこ
   とを特徴とする光モジュールの組立方法。
2. 【請求項２】 前記干渉顕微鏡は１眼２視野干渉顕微鏡
   であり、その１視野で観察される干渉縞を観測して前記
   光学系の光軸上の位置と光軸の傾きの位置決めを行い、
   前記干渉顕微鏡の２視野のそれぞれで観察される各干渉
   縞を観測して前記光学系の光軸と垂直な方向の位置決め
   を行うことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール
   の組立方法。
3. 【請求項３】 前記干渉顕微鏡の１視野で観察される干
   渉縞を観測して前記光素子の光軸上の位置と光軸の傾き
   の位置決めを行い、前記干渉顕微鏡の２視野のそれぞれ
   で観察される各干渉縞を観測して前記光素子の光軸と垂
   直な方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項２に
   記載の光モジュールの組立方法。
4. 【請求項４】 前記干渉顕微鏡の１視野で観察される干
   渉縞を観測して前記光素子の光軸上の位置と光軸の傾き
   の位置決めを行い、前記干渉顕微鏡の２視野のそれぞれ
   で観察される前記光素子の光軸に対向する面のパターン
   を認識して前記光素子の光軸と垂直な方向の位置決めを
   行うことを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの
   組立方法。
5. 【請求項５】 光学系を備える光学系キャリアを干渉顕
   微鏡での干渉縞の観測により予め設定した第１の位置に
   位置決めする工程と、前記第１の位置のうち光軸方向上
   の位置、光軸の傾き、光軸と垂直な方向の水平方向の位
   置を保った状態で前記光学系キャリアをヒータステージ
   上に載置する工程と、光素子を備える光素子キャリアを
   前記干渉顕微鏡での干渉縞の観測により予め設定した第
   ２の位置に位置決めする工程と、前記第２の位置のうち
   光軸方向上の位置、光軸の傾き、光軸と垂直な方向の水
   平方向の位置を保った状態で前記光素子キャリアを前記
   光学系キャリア上に載置する工程と、前記光素子キャリ
   アを前記光学系キャリアに接着剤により固着する工程を
   含むことを特徴とする光モジュールの組立方法。
6. 【請求項６】 前記光学系はレンズ光学系であり、前記
   光素子はレーザダイオードである請求項１ないし５のい
   ずれかに記載の光モジュールの組立方法。
7. 【請求項７】 光学系を備える光学系キャリアに光素子
   を備える光素子キャリアを固着するためのステージと、
   前記光学系キャリアを光学系キャリア供給／収納部と前
   記ステージとの間で搬送する光学系キャリア搬送部と、
   前記光素子キャリアを光素子キャリア供給部から前記ス
   テージに搬送する光素子キャリア搬送部と、前記光学系
   キャリアの搬送路と前記光素子キャリアの搬送路が重な
   る搬送路に対向して配置される干渉顕微鏡と、前記干渉
   顕微鏡で前記光学系キャリアと光素子キャリアのそれぞ
   れにおいて生じる干渉縞を分析し、前記光学系キャリア
   搬送部と前記光素子キャリア搬送部を駆動制御して前記
   光学系キャリアと光素子キャリアをそれぞれ予め設定し
   た第１の位置と第２の位置に位置設定する手段とを備え
   ることを特徴とする光モジュールの組立装置。
8. 【請求項８】 前記干渉顕微鏡は１眼２視野干渉顕微鏡
   であり、その１視野で観察される干渉縞を観測して前記
   光学系キャリアと光素子キャリアの各光軸上の位置と光
   軸の傾きの位置決めを行い、前記干渉顕微鏡の２視野の
   それぞれで観察される各干渉縞を観測して前記光学系キ
   ャリアと光素子キャリアの各光軸と垂直な方向の位置決
   めを行うことが可能である請求項７に記載の光モジュー
   ルの組立装置。
9. 【請求項９】 前記光素子の光軸に対向する面のパター
   ンを認識し、その認識したパターンに基づいて前記光素
   子の光軸と垂直な方向の位置決めを行う手段を備える請
   求項８に記載の光モジュールの組立装置。